摘要：械制造和自动化设计在现代化的生产中扮演着举足轻重的角色，是我国发展生产制造业的过程中必须重视的技术领域。当代机械制造和自动化设计中存在的一大问题就是能源的浪费，所以节能设计的理念越来越受到人们的重视。本文对机械制造和自动化设计中如何植入节能设计的理念进行了一些探讨，希望对相关人士提供一定的参考。
关键词：节能设计理念；机械制造；自动化；应用
科学技术的发展不断推动着劳动生产力提高，让人们的生活方式由最开始的手工劳动，逐步发展为简单的生产工具和具有简单功能的机械。随后蒸汽机、内燃机的出现使利用大规模的机械从事生产活动成为了可能。再到集成电路和大规模集成电路的广泛应用，让自动化生产成为了制造业的常态，并且朝着智能化的方向发展。这种技术进步带来的生产效率突飞猛进的提高，从根本上改变了社会面貌和人们的生产、生活方式。
机械制造和自动化的广泛应用在给人们带来光鲜亮丽生活的同时，却也带来了不小的问题。时至今日，越来越多的工厂采用自动化程度高的生产线，大大减少了工人的数量，但对于能源的胃口却是越来越大。同时工厂生产过程中产生的废水、废气和废料都没有经过妥善的处理，导致了经济发展同日益严重的环境污染并存的局面。解决这一矛盾的方法除了要对工厂排放的废水、废气和废料进行治理外，还要使用设计、建造能量使用效率高的机械自动化设备，从根本上减少能源的消耗，自然也减少了废水、废气的排放和废料的产生。
1．机械制造和自动化中节能设计优势
在机械制造业中进行节能设计可以使其资源得到节约，节能设计可以理解为环境意识的设计、生态设计、自然环境的设计等。内涵主要在于对机械产品进行制造时所需的各种资源循环的利用，使其对环境造成的影响可以得到减少。对机械产品进行设计的时候应该满足可拆装、可回收的相关要求，这是进行节能设计的新条件。传统的产品是从其功能、寿命等基本的属性来进行考虑，在对产品进行设计、开发时，先对市场情况进行分析，再进行图纸设计和制定方案，除此之外还应该对其设计理念及方案进行不断的修改、审定，之后才可以真正进行生产。传统的机械制造设计理念使其设计、制造的周期都显得较长，产品生产之后的拆卸工作比较困难，且回收难度也十分大，有的产品报废后无法进行回收利用，这就对能源、资源造成了较大的浪费，更有甚者还会对环境造成严重的污染。因此，相关企业应该不断推广节能减排的设计理念，节能设计可以根据对原料、自然环境等进行合理的选择来进行，这不但可以让传统设计优势得到较好的发挥，还能达到节能降耗的目的，使资源得以有效、合理、科学的利用，还有利于对废弃物进行回收利用，从而达到持续发展要求。
2．节能理念的机械设计应用
2.1机械制造与自动化中设计阶段的节能应用
在机械设计制造中，节能技术应该是首要考虑的事项，尤其是在设计阶段。通常设计阶段需要对整个系统进行总体规划，在设计阶段对节能考虑得周全与否以及规划得是否合理，对于最终机械系统的能源利用效率有着决定性的影响。通常制造机械中最常见的部分就是发动机和液压系统。设计发动机系统比选择优良的排放系统，选用低油耗、低排放、低噪音和高效率的环保型发动机更为重要。这样不但可以降低整个系统的能源消耗，还可以减轻排放系统的负荷。
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液压传动中最重要的是保持传动液压油的清洁度，精心设计的液压系统是保障机械系统节能、高效和环保的重要环节。精心设计的液压系统可保证油液中微尘垃圾、机械磨损物等杂质长时间保持在正常工作范围，减少液压元件故障率与磨损、延长常用液压元件的使用寿命，降低液压油的更换频率，延长换油间隔时间，减少对周边作业环境的污染。比如为了保证液压系统的寿命，采用耐腐蚀、防老化、具备优良密封性能的进口优质胶管；设计过程中在可能的情况下尽量使用硬管，对只能使用软管的部分可以设计液压油回收装置，以便在软管破裂时能够回收液压油而不致对环境造成污染。
机械设计过程实用化虚拟现实技术，成为设计初期的主要方式。计算机技术的长足发展使得机械制造和自动化的设计、优化和实际的使用结果都可以事先在计算机中模拟出来，这也是机械设计制造设计未来的发展方向。通过计算机模拟环境先将所要设计的系统建立虚拟模型，并赋予这些模型同现实中同样的物理性质，使用计算机进行预先演算，寻找设计产品的缺陷。在这个过程中发现的缺陷可以直接修改计算机模型，然后重新演算，直到符合要求之后再进行生产制造。与传统的设计流程相比，很多需要设计图纸和样品制造的环节都可以减少甚至完全不需要。这样的设计方法可以缩短设计周期，减少生产过程中出现问题的可能性，由于成功率的提升，消耗资源环节的减少可以有效降低企业的成本，同时也能减少环境污染。
2.2制造工艺入手方面的应用
2.3.1充分考虑制造工艺与实际生产设备的匹配性，避免因为制造工艺和生产设备不匹配而发生的能源浪费和环境污染问题。例如，对于零件的锻压问题，冷锻式、温锻式和热锻式都可以达到目的，但是如果盲目选择就会造成工艺与设备的不匹配，产生能源浪费和环境污染，应当充分考虑实际应用的设备的特点和性能，选用适宜的工艺进行生产。目前应用最多的是温锻式，因为冷锻式工艺对生产环境的危害性较大，而热锻式工艺的能源利用率相对更低。
2.3.2优化机械结构、简化零件。越是复杂的机械设备，运行中对于能源的需求和消耗越大，对于环境的污染的程度也越高。在机械制造工艺中，应当在保证生产性能的基础上，尽可能简化机器结构、简化零件结构、简化零件数量、简化生产流程，这对于机械设备运行中能源消耗的降低和环境污染的减少是非常有意义的，是节能设计理念的体现。
2.3.3合理安排工艺顺序和生产流程。生产同样产品的机械设备，工艺安排的顺序不同，能量的消耗和对环境的污染也是不同的。在优化工艺生产方法的基础上，对工艺的应用顺序从节能环保的角度进行适当的安排调整，形成节能性强、污染性弱的生产流程，减少生产成本同时增加生产效益，是合理安排工艺顺序的目标。
2．4材料方面的节能应用
2.4.1选用可回收和可再生的资源
在对机械制造和自动化材料进行选择时应该遵循可回收、可再生、易分解的原则，这类材料、资源的使用可以让其所排放出的有害物质大大的减少，且对环境造成的危害较小。此外，还必须杜绝使用一些有毒的材料，应该努力让环保材料、资源的循环利用效率得以增强。
2.4.2对零件报废后污染处理的成本进行考虑
在对机械制造和自动化进行设计时还要对其零件报废后污染处理的成本进行考虑，可以采用综合成本较小、环保的材料，应尽量避免对含有石棉、氟利昂、树脂、氯橡胶等的材料。
结语
虽然机械制造及其自动化运行过程中对资源消耗与浪费问题仍然存在，但在机械制造与自动化使用过程中，通过节能设计理论选择环保材料、完善机械制造设计、完善机械制造技术等方面更好的提高了机械制造系统的工作效率，降低了对环境的污染与破坏。
参考文献
[1]郭云龙.机械制造与自动化中的节能设计理念分析[J].科技与创新，2015（14）.
[2]王庆明.在机械制造与自动化中节能设计理念的应用[J].橡塑技术与装备，2015（18）.
论文作者:姚志刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/12
标签：节能论文; 机械制造论文; 液压油论文; 环境论文; 机械论文; 设计理念论文; 能源论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;